Классификация реакций в неорганической химии

Оглавление:
ВВЕДЕНИЕ
КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ:
По числу и составу реагирующих веществ
По изменению степеней окисления химических элементов
По участию катализатора
По агрегатному состоянию реагирующих веществ
По тепловому эффекту
По направлению
3. НАИБОЛЕЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, ПРОВОДИМЫЕ В ШКОЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ

ВВЕДЕНИЕ
Химические реакции – химические процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие отличающиеся от них по составу и (или) строению.
При химических реакциях обязательно происходит изменение веществ, при котором рвутся старые и образуются новые связи между атомами.
Признаки химических реакций:
Выделяется газ
Выпадет осадок
3) Происходит изменение окраски веществ
Выделяется или поглощается тепло, свет
Рассмотрим классификацию химических реакций по различным признакам.
ОГЛАВЛЕНИЕ

По числу и составу реагирующих веществ:
Реакции, идущие без изменения состава веществ
В неорганической химии к таким реакциям можно
отнести процессы получения аллотропных модификаций
одного химического элемента, например:
С (графит) <=> С (алмаз)
3О2 (кислород) <=> 2О3 (озон)
Sn (белое олово) <=> Sn (серое олово)
S (S (ромбическаяS (ромбическая)S (ромбическая) <=> S S (пластическая)
Р (красный) <=> Р (белый)
КЛАССИФИКАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ:
ОГЛАВЛЕНИЕ

Аллотропия серы:
S (ромбическая) <=> S (пластическая)
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Аллотропия фосфора:
Р (красный) <=> Р (белый)
ОГЛАВЛЕНИЕ

Реакции, идущие с изменением состава вещества
Реакции соединения – это такие реакции, при которых из двух и более веществ образуется одно сложное вещество.
В неорганической химии все многообразие реакции
соединения можно рассмотреть на примере реакции получения
серной кислоты из серы:
а) получение оксида серы(IV): S + O2 → SO2 - из двух простых веществ образуется одно сложное,
б) получение оксида серы(VI): 2SO2 + O2 <=> 2SO3 - из простого и сложного веществ образуется одно сложное,
в) получение серной кислоты: SO3 + H2O = H2SO4 - из двух сложных веществ образуется одно сложное.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Реакция соединения кислотного оксида фосфора(V) с водой:
Р2 О5 + 3H2O = 2 H3PO4
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

2. Реакции разложения – это такие реакции, при которых из одного сложного вещества образуется несколько новых веществ.
В неорганической химии все многообразие таких реакций
можно рассмотреть на блоке реакций получения кислорода
лабораторными способами:
а) разложение оксида ртути(II):
2HgO ?t 2Hg + O2⭡ - из одного сложного вещества образуются
два простых.
б) разложение нитрата калия:
2KNO3 ?t 2KNO2 + O2⭡ - из одного сложного вещества
образуются одно простое и одно сложное.
в) разложение перманганата калия:
2KMnO4 t K2MnO4 + MnO2 + O2 - из одного сложного вещества
образуются два сложных и одно простое.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Разложение перманганата калия при нагревании:
Разгорание тлеющей лучины свидетельствует от том, что происходит
выделение кислорода: 2KMnO4 ?t K2MnO4 + MnO2 + O2⭡
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

3. Реакции замещения – это такие реакции, в результате которых атомы простого вещества замещают атомы какого-нибудь элемента в сложном веществе.
В неорганической химии примером таких процессов может
служить блок реакций, характеризующих свойства металлов:
а) взаимодействие щелочных или щелочноземельных металлов с
водой: 22Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + + H2
б) взаимодействие металлов с кислотами в растворе:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2⭡
в) взаимодействие металлов с солями в растворе:
Fe + Cu SO4= FeSO4 + Cu
г) металлотермия:
2Al + Cr2O3 ?t Al2O3 + 2Cr
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Взаимодействие щелочного металла натрия с водой:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2⭡
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Взаимодействие щелочного металла кальция с водой:
Са + 2Н2О = Са(ОН)2 + H2⭡
ОГЛАВЛЕНИЕ Классификация
реакций

4. Реакции обмена – это такие реакции, при которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями
Эти реакции характеризуют свойства электролитов и в
растворах протекают по правилу Бертолле, то есть только в
том случае, если в результате образуется осадок, газ или
малодиссоциирующее вещество (например, Н2О).
В неорганической это может быть блок реакций,
характеризующих свойства щелочей:
а) реакция нейтрализации, идущая с образованием соли и воды:
NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2 O или в ионном виде: ОН- + Н+ = Н2О
б) реакция между щелочью и солью, идущая с образованием газа:
2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3⭡ + 2 H2O
в) реакция между щелочью и солью, идущая с образованием
осадка: СиSO4 + 2KOH = Cu(OH)2 ⭣ + K2SO4
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Взаимодействие сульфата хрома(III) с гидроксидом калия:
Cr2(SO4)3 + 6KOH = 2Cr(OH)3 + 3K2SO4
ОГЛАВЛЕНИЕ Классификация
реакций

2. По изменению степеней окисления химических элементов, образующих вещества:
Окислительно-восстановительные реакции:
Окислительно-восстановительные реакции – реакции, идущие
с изменением степеней окисления элементов.
К ним относится множество реакций, в том числе все реакции
замещения, а также те реакции соединения и разложения, в которых
участвует хотя бы одно простое вещество:
0 +1 +2 0 0 0 +2 -2
а) Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2⭡ б) 2М⭡ б) 2Мg + O2 = 2MgO 2MgO
0 +2 0 +2
Mg – 2e¯ → Mg – окисление Mg – 2e¯ → Mg 2 – окисление
+1 0 0 -2
2Н + 2e¯ → H2 – восстановление O2 + 4e¯ → 2O 1 – восстановление
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Окислительно-восстановительная реакция: горение магния
Сложные окислительно-восстановительные реакции составляются с помощью метода электронного баланса
ОГЛАВЛЕНИЕ
0 0 +2 -2
2Мg + O2 = 2MgO
Классификация
реакций

Не окислительно-восстановительные реакции:
К ним относятся все реакции ионного обмена, например:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + Н2СО3
Но т.к. угольная кислота – очень слабая, она может существовать
только в разбавленных растворах, а в присутствии более сильных кислот
неустойчива и разлагается на углекислый газ и воду. Таким образом,
окончательное уравнение имеет вид:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + CO2⭡ + H2O,
многие реакции соединения :
Li2O + H2O = 2LiOH
а также многие реакции разложения:
2Fe(OH)3 → t Fe 2O3 + 3H2O
Не окислительно-восстановительные реакции – реакции, иду- щие без изменения степеней окисления элементов.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

3. По участию катализатора:
Катализаторы – это вещества, участвующие в химической реакции и
изменяющие ее скорость или направление, но по окончании реакции
остающиеся неизменными качественно и количественно.
Некаталитические реакции:
Некаталитические реакции - реакции, идущие без участия катализатора:
2HgO ⭢t 2Hg + O2⭡
2Al + 6HCl ⭢t 2AlCl3 + 3H2⭡
Каталитические реакции:
Каталитические реакции – реакции, идущие с участием катализатора:
H2O
4Al + 4Al + 34Al + 3I2  2AlI3
t,MnO2
2KClO3 ⭢ 2KCl + 3O2⭡
P,t
CO + NaOH ⭢ H-CO-ONa
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Каталитическая реакция взаимодействия алюминия с йодом:
H2O
4Al + 3I2 ⭢ 2AlI3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

4. По агрегатному состоянию реагирующих веществ (фазовому составу):
Гетерогенные реакции:
Гетерогенные реакции – реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в разных агрегатных состояниях (в разных фазах): FeO(т) + СО(г) ⭢ Fe(т) + СО2(г) + Q
2Al(т) + 3СuСl2 (р-р) = 3Сu(т) + 2AlCl3 (р-р)
CaC2(т) + 2H2O(ж) = C2H2⭡ + Ca(OH)2(р-р)
Гомогенные реакции:
Гомогенные реакции – реакции, в которых реагирующие вещества и продукты реакции находятся в одном агрегатном состоянии (в одной фазе): 2С2Н6(г) + 7О2(г) ⭢ 4СО2(г) + 6Н2О(г)
2 SO2(г) + O2(г) = 2SO3(г) +Q
H2(г) + F2(г) = 2HF(г)
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

5. По тепловому эффекту:
Экзотермические реакции:
Экзотермические реакции – реакции, протекающие с выделением
энергии во внешнюю среду. К ним относятся почти все реакции
соединения. Экзотермические реакции, которые протекают с выделением
света, относят к реакциям горения, например:
4Р + 5О2 = 2Р2О5 + Q
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Эндотермические реакции:
Эндотермические реакции – реакции, протекающие с поглощением
энергии во внешнюю среду. К ним относятся почти все реакции
разложения, например:
Обжиг известняка: СаСО3 ⭢t CaO + CO2⭡ - Q
Количество выделенной или поглощенной в результате реакции
энергии называют тепловым эффектом реакции, а уравнение химической
реакции с указанием этого эффекта называют термохимическим
уравнением, например:
H2(г)+ Cl2(г) = 2HCl(г) + 92.3 кДж
N2(г) + O2(г) = 2NO – 90.4 кДж
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

6. По направлению:
Необратимые реакции:
Необратимые реакции протекают в данных условиях только в одном
направлении. К таким реакциям можно отнести все реакции обмена,
сопровождающиеся образованием осадка, газа или малодиссоциирующего
вещества (воды) и все реакции горения:
Горение пороха
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

Обратимые реакции:
Обратимые реакции в данных условиях протекают одновременно в
двух противоположных направлениях. Таких реакций подавляющее
большинство. Например:
2SO2 + O2 <=> 2SO3
N2 +3H2 <=> 2NH3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Классификация
реакций

3. НАИБОЛЕЕ ИНТЕРЕСНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, ПРОВОДИМЫЕ В ШКОЛЬНЫХ ЛАБОРАТОРИЯХ
Наиболее интересными реакциями, проводимыми в школьных
лабораториях являются реакции горения. Вот некоторые из них:
Горение кальция на воздухе
Горение лития
Также достаточно интересными являются реакции:
взаимодействия бумаги с серной кислотой
взаимодействия фосфора с азотной кислотой
взаимодействие сахара с концентрированной серной кислотой
ОГЛАВЛЕНИЕ

Реакция горения кальция на воздухе:
Реакции горения протекают очень бурно
ОГЛАВЛЕНИЕ
Интересные
реакции

Реакция горения лития:
ОГЛАВЛЕНИЕ

Реакция взаимодействия бумаги с серной кислотой :
ОГЛАВЛЕНИЕ
Интересные
реакции

Реакция взаимодействия фосфора с азотной кислотой:
ОГЛАВЛЕНИЕ
Интересные
реакции